汽车变速箱钻取力窗105X155周边6M10螺纹底孔组合机床设计本科毕业论文设计.docx
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汽车变速箱钻取力窗105X155周边6M10螺纹底孔组合机床设计本科毕业论文设计
本科毕业论文（设计）
论文题目
汽车变速箱（钻取力窗105X155周边6-M10螺纹底孔）组合机床设计
姓名（学号）
系别
机电学院
专业
机械制造及其自动化
导师姓名
1、毕业论文正文
2、皖西学院本科毕业论文（设计）任务书
3、皖西学院本科毕业论文（设计）开题报告
4、皖西学院本科毕业论文（设计）中期检查表
5、皖西学院本科毕业论文（设计）指导教师意见表
6、皖西学院本科毕业论文（设计）评阅教师意见表
7、皖西学院本科毕业论文（设计）答辩记录表
汽车变速箱（钻取力窗105X155周边6-M10螺纹底孔）组合机床设计
作者
汪睿
指导教师
黄道业聂延崇
摘要
本次的设计题目是汽车变速箱（钻取力窗105X155周边6-M10螺纹底孔）组合机床设计，
汽车变速箱上的孔系比较多，如果采用一般的钻床的话，精度达不到要求且生产效率低下。
采用专业的组合机床不仅能够提高效率，使加工精度提高，而且适合大批量生产，并可用以组成自动生产线。
本次设计包括制定工艺方案、首先，绘制三图（被加工零件工序图，加工示意图和机床联系尺寸总图）是制定组合机床总体布局和技术性能的主要依据。
确定机床配置形式、选择机床的通用部件和设计多轴箱。
。
也是这次设计的基础，在此基础上进行多轴箱体的设计，这是本次设计的重点，择各个轴的直径与分布。
在充分数据计算的基础上对标准通用零件通过计算各轴工作时所要的功率，所受的扭矩，来选做了仔细选择，并依据被加工零件的结构特点，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夹紧方式，工艺方法和加工过程中所采用的刀具，生产率，切削用量情况等设计了结构合理的多轴箱。
由于通用部件已经标准化合系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。
关键词：
组合机床多轴箱
Automobilegearbox（windowofdrillingforce105x155around6-M10tap）modularmachinetooldesign
Abstract：
Thisdesigntopicisautomobilegearbox（windowofdrillingforce105x155around6-M10tap）designofcombinedmachinetool,
Twoholesoftheautomobiletransmissionsystembecomemoreandmore,ifusingcommondrillingmachine,accuracycannotmeettherequirementsandtheproductionefficiencyislow.Usingprofessionalcombinationmachinetoolscannotonlyimproveefficiency,improvemachiningprecision,andsuitableformassproduction,andcanbeusedtoformautomaticproductionline.Thisdesignincludingprocess,determinetheformofmachinetoolconfiguration,selectgeneralcomponentsanddesignofmachinetoolspindlebox.First,map3（bymachiningprocessdiagram,partsdiagramandgeneralmachinetooltouchsize）isthedevelopmentofmodularmachinetoolgenerallayoutandtechnicalperformanceofmainbasis.Isalsothebasisofthedesign,onthisbasisforthedesignofspindleboxbody,willbethefocusofthisdesign,throughthecomputingpowerofeachaxisisatworkbytorque,toselectthediameteranddistributionofeachaxis.Infulldatacalculatedonthebasisofthecarefulselectionofstandardgeneralparts,accordingtothestructurecharacteristicsoftheprocessedparts,machiningpartsdimensionalaccuracy,surfaceroughnessrequirements,aswellasthepositioningclampingway,processmethodandtooladoptedbythemachiningprocess,productivity,andcuttingparameterconditionstodesignthereasonablestructureofthespindlebox.Becausegmpartshasstandardcombinedserious,canbeflexiblyconfiguredaccordingtoneed,toshortendesignandmanufacturingcycle.
Keywords:
MachineToolMulti-axle
摘要…………………………………………………………………………….…1
英文摘要……………………………………………………………………….…2
1、绪论…………………………………………………………………………...4
2、组合机床的总体设计…………………………………………………………4
2.1、制定加工工艺方案……………………………………………………..5
2.2影响组合机床的因素…………………………………………………..6
3、变速箱箱体的工艺分析及其工艺方案……………………………………....6
3.1被加工零件的结构特点……………………………………………......6
3.2被加工零件的技术要求和加工工序…………………………………..6
3.3零件的批量生产………………………………………………………..6
3.4制定变速箱箱体的工艺方案…………………………………………..7
3.41定位基准与夹压点的选择………………………………………..........7
4、加工工序图的绘制……………………………………………………………10
4.1被加工零件工序图应该标注的内容…..................................................10
4.2绘制被加工零件工序图的注意事项…..................................................10
5、加工示意图…....................................................................................................12
5.1加工示意图上应该标注的内容…..........................................................12
5.2刀具和导向套的设计…………………………………………………..12
5.3主轴和接杆的选择…………………………………………………..…12
5.4动力部件的工作循环和工作行程……………………………………..13
6、绘制机床联系尺寸总图………………………………………………………14
6.1联系尺寸图的内容与作用……………………………………………..14
6.2组合机床通用部件种类与作用………………………………………..14
6.3通用部件的选择………………………………………………………..14
6.4各主轴的切削力，扭矩，切削功率的计算…………………………..15
6.5动力部件的选择………………………………………………………..15
6.51动力部件的品种………………………………………………………..15
6.52选择动力部件考虑的因素……………………………………………..16
6.53动力部件的选择………………………………………………………..16.
6.6机床装料高度的确定…………………………………………………..16
6.7夹具轮廓尺寸的确定…………………………………………………..16
6.8主轴箱轮廓尺寸的确定…………………………………………..……16
7、生产效率卡片……………………………………………………………..…..17
8、组合机床多轴箱的设计………………………………………………………20
8.1原始依据图的绘制……………………………………………………..20
8.2主轴箱的通用零件及箱体材料……………………………………..…20
8.3确定主轴轴承形式和齿轮模数………………………………………..20
8.4功率的计算……………………………………………………………..20
8.5主轴的分布…………………………………………………………..…20.
8.6主轴传动系统的设计………………………………………………..…21.
8.7绘制多轴箱的展开图……………………………………………….....22
1、绪论
组合机床主要由多个部件组成的，在其中多轴箱和动力箱最为关键，构成了组合机床的动力部件。
一、组合机床在加工某一工序是的特点
（1）主要用于一般的孔面的加工
（2）组合机床可以一次性加工好几个孔，并且采用较高的定位精度，加工的步骤简便。
（3）由于工作的目的相同，我们可以采用已经设计好的通用部件和夹具来设计，所以设计很便捷。
（4）当被加工工件的要求改变时，组合机床的改装是很方便的。
组合机床也还有缺点，其缺点为：
（1）组合机床拆开的零件有一部分不能够二次利用，成本太高。
经济效益不是那么好。
（2）一般情况下，组合机床它的零件要适应于多个部件，设计的难度较其他机床较大。
二、组合机床的类型
1、单工位的组合机床
本设计时钻变速箱的箱体力窗上的六个孔，在加工过程中，两个销孔定位下面的一个面，上端面用压盘压紧。
这种定位适用于大型工件的定位与加工。
本次设计采用卧式组合机床加工变速箱箱体。
2、组合机床的总体设计
2.1制定加工工艺方案
总体考虑了加工零件的特点后，必须先知道该零件如何进行加工，根据加工要求，尺寸联系，选择加工所需组合机床的各个参数和性能，从而制定出加工零件的方案。
在设计和制定工艺方案之前，必须要考虑到被加工零件的材料，加工位置、等。
在结合相关的要求如粗糙度的要求，定位的要求等制定出合理的工艺方案，接着才能提高工作效率。
1、加工工序集中原则
被加工零件要通过很多道工序才能加工完成，工序不集中的话会导致加工成本太高，相反，如果工序台集中由会导致组合机床的设计和制造特别不繁琐。
所以适当的工序集中是有利于多轴箱的设计，也提高加工效率。
2、定位基准
在加工零件时，基准的定位很重要，关系到加工零件的加工精度，如果定位基准有较大误差，那么零件的加工误差必然很大，精基准的选择是非常重要的，且加工零件由足够的、均匀的加工余量，这样的话不仅加工方便，精度也随之升高。
3、粗、精加工要合理安排
在通常的零件加工中，为了增加加工零件的精度，把粗加工和精加工分开来作为两道工序，但这样加工的话，加工成本就会增加，只适合于大批量生产
为了减少成本，在可以达到加工要求和目的的时候也可以粗加工和精加工放在一起进行操作。
这样不仅减少了加工的工序而且减少了机床的台数。
2.2影响组合机床的因素
在确定了加工工艺方案后，一些因素时关于在设计组合机床中的问题必须得到足够的重视。
1、加工精度的影响
不同的加工要求就会产生不同的加工方案，不同的加工方案就会使设计组合机床的思路有所差异。
当工件加工要求比较高时，组合机床的设计偏向于单工位组合机床，精度要求会影响到零件精加工的方案。
2现场条件的影响
现在的加工都是在车间里完成，车间里有很多不确定的因素，比如，温度，压力等，都会影响到组合机床设计当中来。
3、工件结构的影响
在设计组合机床当中，工件的大小决定了机床的大小，也对工件的装夹方式有很大的影响，如果工件比较大的话，就像变速箱的尺寸大小就适合固定夹具且最好是单工位的。
通过工件要求的尺寸，设计组合机床的某些主轴的位置。
比如这次的多轴箱的设计，就是通过工件孔的位置确定主轴箱中主轴的坐标，然后再一步一步设计下去的。
3、变速箱箱体的工艺分析及其工艺方案
3.1被加工零件的结构特点
在加工零件过程中，被加工零件的结构特点一定要掌握清楚，包括被加工零件的材料，形状轮廓，以及他的硬度，怎么定位的等一些资料。
加工工艺方案会随着被加工零件的材料，加工部位的不同而改变。
如果材料的刚度不够的话，一次性连续的加工就很容易破坏工件的质量，和寿命。
根据查看资料书籍确定汽车变速箱体的材料为HT200，硬度为HB200-230左右，由于主要是钻孔的加工，定位很重要。
在本次设计中，加工汽车的变速箱体用一贯的一面两孔的定位，在加工其他步骤之前应该先加工底面，加工定位销孔，然后进行精加工，定位时底部由两个孔定位，上面加个力固定工件，并且以底面为加工基准。
加工其他孔或面。
3.2被加工零件的技术要求和加工工序
被加工零件的加工精度的要求是设计组合机床的考虑的问题之一，组合机床加工出来的变速箱必须符合零件的技术要求。
汽车变速箱后面孔系力窗105X155周边6-M10螺纹底孔，其精度要求不高，直接用六个主轴带的麻花钻钻出直径为8.5的孔。
仔细观察变速箱的被加工零件图，顶面可以使用压盘压着，接着底面的两个定位销定位，控制变速箱的稳定定位。
3.3零件的批量生产
零件的生产批量是本次也要考虑的重要问题，根据实际情况，要弄清楚到底是大批量生产还是小批量生产，从本次设计的工艺要求看，变速箱箱体的尺寸较大。
根据调查得知，汽车变速箱箱体的年产量为15000台。
加工的数量较多，为保证精度要求，采用一次性装夹工件。
3.4制定变速箱箱体的工艺方案
3.41定位基准与夹压点的选择
在本次设计中，组合机床钻变速箱力窗上的六个孔，完成钻孔的一道工序，使这道工序既保证了孔的精度，还可以降低钻孔这一工序的成本，减少机床的碳素，在一般情况下箱体零件的钻孔要求定位精度还是比较高的，尽量不要二次装夹零件，当加工基准面确定时就应该将零件装夹好，一次性完成尽量完成的所有孔的加工。
加工工艺步骤如下
材料名
称及牌号
HT200
毛坯尺寸
316X310X310
毛坯种类
铸件
工件号
生产单位
工序简要内容
设备
型号
工装
1
铸造厂
铸造
2
热处理车间
人工时效处理
3
金工车间
划线
钳工工作台
手锤卡尺划线
4
金工车间
粗、精铣上盖结合面
双轴立式转盘铣床
面铣刀卡尺专用夹具
5
金工车间
在上盖结合面上钻、
铰孔及攻螺纹
立式三工位钻铰攻
螺纹组合机床
钻铰刀丝锥卡尺专用夹具
6
金工车间
粗铣前、后端面
组合机床
面铣刀卡尺专用夹具
7
金工车间
粗铣两侧窗口面
及凸台面
组合机床
面铣刀卡尺专用夹具
8
金工车间
钻前、后端面孔
卧式双面组合机床
钻头专用夹具
9
金工车间
工件在转台上回转90度
回转台
10
金工车间
钻两侧窗口面螺纹底孔
卧式双面组合机床
钻头卡尺专用夹具
11
金工车间
钻两侧窗口螺纹底孔
卧式双面组合机床
钻头专用夹具
12
金工车间
粗铣倒档孔
内端面、钻加油孔
双面钻、铣组合机床
铣刀钻头专用夹具
13
金工车间
粗镗前、后端面轴承孔，扩倒档孔
双面卧式多轴组合镗床
内径千分尺扩刀专用夹具
14
金工车间
在取力窗口上铰孔
卧式单面多轴组合镗床
铰刀专用夹具
15
金工车间
精镗前后端面轴承
孔，铰倒档轴孔
卧式双面多轴组合镗床
内径千分铰刀专用夹具
16
金工车间
精铣两侧窗口端面
卧式双面组合铣床
面铣刀卡尺专用夹具
17
金工车间
前、后端面攻螺纹
卧式双面多轴攻
螺纹组合机床
丝锥专用夹具
18
金工车间
精铣倒档孔内端面，取力窗
口侧面攻Z1加油螺孔
卧式双面铣、攻螺
纹组合机床
铣刀卡尺丝锥专用夹具
19
金工车间
两侧窗口面上攻螺纹
卧式双面铣、攻螺纹组合机床
丝锥专用夹具
20
金工车间
精铣前、后端面
组合龙门铣床
面铣刀卡尺专用夹具
21
金工车间
去毛刺
钳工工作台
抛光机
22
金工车间
清洗
清洗台
23
金工车间
终检
检验台
24
金工车间
涂防锈漆
备注
表3-1
4、加工工序图的绘制
被加工零件工序图
在设计组合机床之前，必须要绘制被加工零件工序图，在图上必须可以表示出来零件的特点如形状、材料、加工要求和尺寸等等。
这都为后面设计组合机床打下了基础。
4.1被加工零件工序图应该标注的内容
1、首先在被加工零件图上要能看出零件的尺寸，形状，加工要求等等基础的东西。
2、在被加工零件图中应该标出定位基准和夹紧部位，即在本设计中要标出定位孔的位置。
3、最后、内容还包括零件的材料、硬度和孔的加工余量等
4.2绘制被加工零件工序图的注意事项
1、在绘制被加工零件图之前，主要要表示出加工孔的定位尺寸、形状和加工要求。
2、在绘制变速箱箱体时要注意以定位尺寸为基准，就是以底面为基准，首先把变速箱底面作为定位基准，这样就比较方便了。
3、在标注当中，应该从定位基准开始标注，而且尺寸尽量用直角坐标系。
加工汽车变速箱力窗上的六个螺纹底孔加工工序图见
图4-1被加工工序图
5、加工示意图
在精心绘制完成被加工零件工序图过后，通过参考被加工零件图，看到六个空的位置尺寸，设计用麻花钻钻孔，可以不难的出加工示意图的画法，加工示意图就是说明怎样加工零件的，加工孔的方式还有导向套的位置等等。
在本次设计中，就是钻直径为8.5的孔，首先要根据被加工零件图来知道钻的数据，设计钻头的长度，主轴伸出的长度和导向套的长度以及它的定位。
5.1加工示意图上应该标注的内容
1、在组合机床在加工过程中，刀具与要加工孔的位置关系和配合关系，加工余量和加工方式都要明确表示出来
2、在示意图中，各个轴向的距离要标注清楚，刀具、导向套、到端面的距离要标注清楚
5.2刀具和导向套的设计
要画出加工示意图，就必须要设计出刀具及导向套以及他们距离主轴箱端面的距离。
1、刀具的选择
由于力窗上孔的加工尺寸、加工要求等。
和加工时所受的力选用刀具而且尽量选用是标准刀具。
2、导向的选择
导向套的选择时很关键的一步，在加工中导向套起到固定的作用，选择导向套的结构是设计组合机床必不可少的内容。
3、导向类型、形式和结构
导向套总共分为两种类型，第一种为固定式导向套，另一种是旋转式的导向套，本次设计中，主要为钻孔加工，且加工的孔径较多，孔比较小而零件较大。
所以选择固定式的导向套。
4、确定用几个导向套
根据刀具的性能，加工方法，导向套的结构，被加工零件的加工精度等来确定用几个导向套。
通常情况下，钻单层壁小孔或用悬臂梁不大的铰，扩深度不大的大孔时，本次加工为直径为8.5mm的孔，使用一个导向套加工就可以了。
导向的长度：
l1=（2-4）d导向离工件端面的距离：
l2=（0.3-1.0）d
导向套的最小直径：
8.5mml1取30mm
导向套离变速箱端面的距离：
l2取10mm
5.3主轴和接杆的选择
通过计算主轴在工作时所受的扭矩，以及综合主轴与刀具上力的分析，初选出主轴的直径，然后定出主轴的外伸长度，由孔的直径推出主轴的直径得出主轴的参数为：
钻直径为8.5mm的主轴：
用直径为20mm
通过计算算出D/d的比值，查《简明组合机床设计手册》选择出主轴的外伸尺寸为115mm，主轴上接杆的莫氏锥度设计为一号锥度，接杆连接也称为刚性连接，用于单导向进行钻，扩和铰等孔的加工。
在设计当中，最重要的尺寸在于主轴箱端面到麻花钻顶部的距离。
通过这个尺寸在来画出其他联系尺寸的关系。
钻直径为8.5的孔采用麻花钻头，采用麻花钻头要考虑到排屑以及散热等问题，在端面出要留出一定的空隙
机床总体布局要求的联系尺寸。
设计时要综合考虑两者的因素。
选择类型为：
直径为8.5的主轴接杆2X260T0635-01
5.4动力部件的工作循环和工作行程
刀具的工作循环有快速进给、工作进给，快速退回三个部分。
钻削变速箱箱体上的六个孔，由于精度要求并不是很高，采用麻花钻头进行一次性钻削就可以达到精度要求。
在一般情况下，快速进给长度加上工作进给长度等于快速退回长度。
即使有误差，其误差也应该在15mm以内。
在快速退回的过程当中，刀具必须退回到导向套内，从而不影响机械的正常工作，如果快速退回长度过长就会导致过多的磨损，所以在这次设计当中，我们选用快退长度50mm，那么工作进给就是24mm快速进给为26mm。
图5-1加工示意图
6、绘制机床联系尺寸总图
6.1联系尺寸图的内容与作用
在绘制机床尺寸联系图之前，我们必须选择好电动机的类型，设计好主轴箱的尺寸，以及机床底座的尺寸，另外还有工作台的种类。
选择好这些尺寸用于在绘制机床联系尺寸图上的定位于标注。
在设计机床尺寸联系图时候一定要尺寸分配要均匀、合理。
关于联系尺寸图的内容：
1、以适量数量的视图按一定的比列画出各部分的外型轮廓，各个部件的位置，机床是如何进行加工的。
2、在尺寸联系图上应该标注出每个部件位置的尺寸，运动的行程尺寸还有专用零件的轮廓尺寸。
3、一般情况下，在联系尺寸图上必须标注电动机型号、功率及转速和通用部件的规格代号，及总行程。
以便于部件设计。
6.2组合机床通用部件种类与作用
组合机床发展到今天已经相当成熟，部件基本已经标准
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